LED灯及应用于该LED灯的温度控制电路的制作方法

本发明涉及一种led(发光二极管)的照明应用，特别是涉及一种使用电感镇流器的led灯的温度控制电路。

背景技术

led作为新一代光源，具有节能、环保、寿命长、色彩多样、光束集中稳定、电光转化率高等优点。故近些年来，使用led作为照明光源已经是一种趋势。

然而，led光源仍有部分电能不能转换为光能而以热能的形式散发出去。在使用led光源制造led灯替换对光强需求很大的荧光灯或高压气体放电灯时，如果没有基于灯具内部环境温度的功率自适应调节功能，会在相对封闭的灯具内部产生大量的热能，使灯具内部温度高于安全温度。高温会导致led的加速损坏使得led灯具寿命的降低。

故有必要提供一种驱动电路，在led灯具内部环境温度过高时可自适应的降低led光源的驱动电流，降低输出功率、led灯具内部温度，达到保护led光源、延长灯具寿命的目的。

另一方面，使用led光源替代荧光光源或高压气体放电光源有两种方式。一种是专门针对led器件的特性开发出专门的led驱动电路；一种是直接利用驱动荧光光源或高压气体放电光源的镇流器来驱动led光源。其中，镇流器包括电子镇流器和电感镇流器。电子镇流器输出高频电流，而电感镇流器输出低频电流。而这种直接替代也会产生上述灯具内部温度过高的问题。

基于该种需求，提供一种在原有电感镇流器的基础上实现上述延长led灯具寿命的驱动电路就非常有必要。

技术实现要素：

本发明的一个方面在于提供一种led灯。该led灯包括至少一个led单元，电感镇流器和led驱动电路。电感镇流器耦接到电源，用于限制和稳定接收到的交流电流；led驱动电路包括温度控制电路，温度控制电路耦接到电感镇流器，且与led单元并联，用于检测led灯内部温度并调节led单元的输出功率。其中温度控制电路包括：热敏器件，包括负温度系数热敏电阻；切相电路耦接到热敏器件，当负温度系数热敏电阻检测到led灯内部温度高于设定的温度阈值时，通过降低负温度系数热敏电阻的电阻值来调节led单元的输出功率。

本发明的另一个方面在于提供一种可应用于led灯的温度控制电路。该温度控制电路耦接到电感镇流器和至少一个led单元之间，其包括：热敏器件，包括负温度系数热敏电阻；切相电路耦接到热敏器件，当负温度系数热敏电阻检测到led灯内部温度高于设定的温度阈值时，通过降低负温度系数热敏电阻的电阻值调节led单元的输出功率。

本发明的目的就是设计一种和电感镇流器协同作用的温度控制电路，在led灯具内部环境温度过高时可自适应的降低led光源的驱动电流，降低输出功率、led灯具内部温度，达到保护led光源、延长灯具寿命的目的。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示为本发明led灯的一种实施方式的功能模块图。

图2所示为本发明led灯第一实施方式的电路图。

图3所示为本发明led灯第二实施方式的照明电路图。

图4所示为本发明led单元输出电压的波形示意图。

图5所示为ntc热敏电阻的电阻与25摄氏度时电阻的比值随温度变化的曲线。

具体实施方式

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

“前沿切相电路”，就是在交流电源半周期从相位0度开始，输入电压斩波，直到设定角度时开关导通，开始有电压为负载供电直至半周期结束。经过零点电压后，重复相同操纵。

“后沿切相电路”，就是在交流电源半周期从相位0度开关导通有电压为负载供电，直到设定角度时开关关断，并保持至半周期结束。经过零点电压后，重复相同操纵。

本发明基于一种和电感镇流器协同作用的温度控制电路，在led灯具内部环境温度过高时可自适应的降低led光源的驱动电流，降低输出功率、环境温度，达到保护led光源、延长灯具寿命的目的。

图1所示为一个实施方式led灯的一种实施方式的功能模块图。led灯100包括电感镇流器103，驱动模块和led单元模块111，其中驱动模块包括温度控制模块105、整流模块107和滤波模块109。电感镇流器103耦接到电源101的两端，用于限制和稳定接收到的交流电流。温度控制模块105耦接到电感镇流器103的两端，且与led单元模块111并联，用于检测led灯100内部温度并调节led单元模块111的输出功率。温度控制模块105包括热敏器件113和切相驱动模块115，该切相驱动模块115耦接到热敏器件113，当热敏器件113检测到led灯100内部温度高于设定的温度阈值时，通过降低热敏器件113的电阻值调节led单元模块111的输出功率，降低led灯100的内部温度。整流模块107和滤波模块109并联后耦接到温度控制模块105和led单元模块111之间，用于将交流电流转换成直流电流，输送给led单元模块111。

在一些实施方式中，切相驱动模块115包括一种前沿切相电路。下面参考图1，图2和图4具体说明一个实施方式的温度控制模块105如何通过前沿切相电路实现led灯100内部的温度控制。

图2所示为led灯第一实施方式的电路图。led灯电路200包括电感镇流器203、温度控制电路205、整流电路207、滤波电路209和led单元模块211。电感镇流器203用于限制和稳定从源电路201接收到的交流电流。整流电路207和滤波电路209用于将交流电流转换成直流电流，输送给led单元模块211。温度控制电路205并联在电感镇流器203和led单元模块211之间，用于检测led灯内部温度并调节输送至led单元模块211的电流，实现led单元模块211输出功率的可调节性。其中，led单元模块211包括至少一个led单元。

在该实施方式中，温度控制电路205包括热敏器件213，前沿切相电路215和电阻r1。其中，热敏器件213为负温度系数热敏电阻(ntc热敏电阻)，该ntc热敏电阻的电阻与25摄氏度时电阻的比值随温度变化的曲线如图5所示。在一些实施方式中，ntc热敏电阻可以选择其他型号满足不同使用条件的需求。前沿切相电路215耦接到热敏器件213，前沿切相电路215包括第一开关管q1和第一电容c1，其中第一电容c1、ntc热敏电阻和电阻r1串联后耦接到电感镇流器203的两端，第一开关管q1的控制端连接在第一电容c1和ntc热敏电阻的公共端。在一些实施方式中，第一开关管q1为可控硅器件，可控硅器件的触发极g为控制端，可控硅器件的阳极k和阴极a分别耦接到led单元模块211的两端。

在一个实施方式中，温度控制电路205耦接到电感镇流器203的两端，即与电感镇流器203并联。因为电感镇流器与电子镇流器不同，电子镇流器输出的高频电流会影响并联的第一开关管q1的寿命或直接击穿损坏第一开关管q1，而电感镇流器输出的低频电流则不会。

图4所示为一个实施例中的led单元模块输出电压的波形示意图。当led灯内部温度低于设定的温度阈值时，ntc热敏电阻的电阻高于电阻阈值，第一开关管q1处于关断状态，电感镇流器203输出的全部电流经过整流滤波输送至led单元模块211，led单元模块211输出电压的波形图如图4中402所示。

当led灯内部温度高于设定的温度阈值时，ntc热敏电阻的电阻低于电阻阈值，第一电容c1两端电压增大，使得第一开关管q1导通。通过上述调节使得输送至led单元模块211的电流降低，即led单元模块211的输出功率降低，led灯发出热量和灯内部温度随之降低，此时led单元模块211输出电压的前沿切相波形图如图4中404所示。如此反复调节，使得led灯内部的温度保持在一个恒定的范围内，有效避免了由于温度过高造成的led单元寿命的降低。

电阻r1用于通过其电阻值的不同，控制温度阈值的大小。还可以通过电阻值的不同，调节分配到led单元模块211的电流，从而控制led单元模块211的输出功率。在该实施方式中，温度阈值为100摄氏度。

如图5所示，ntc热敏电阻的电阻值随温度的升高而降低，为接近直线的平滑的曲线。相较于正温度系数热敏电阻(ptc热敏电阻)在超过一定的温度(居里温度)时，电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。ntc热敏电阻确保其在调节led单元模块211的输出功率时保证led单元模块211发光稳定不闪烁。应当注意的是，热敏电阻可为ptc热敏电阻。

在一些实施方式中，切相驱动模块115包括一种后沿切相电路。下面参考图1，图3和图4具体说明一个实施例中的温度控制模块105如何通过后沿切相电路实现led灯100内部的温度控制。

图3所示为一个实施例中led灯第二实施方式的电路图。led灯电路300包括电感镇流器303、温度控制电路305、整流电路307、滤波电路309和至少一个led单元模块311。电感镇流器303用于限制和稳定从源电路301接收到的交流电流。整流电路307和滤波电路309用于将交流电流转换成直流电流，输送给led单元模块311。温度控制电路305并联在电感镇流器303和至少一个led单元模块311之间，用于检测led灯内部温度并调节输送至led单元模块311的电流，实现led单元模块311输出功率的可调节性。

在该实施方式中，温度控制电路305包括热敏器件313和后沿切相电路315。其中，热敏器件313为负温度系数热敏电阻(ntc热敏电阻)，该ntc热敏电阻的电阻与25摄氏度时电阻的比值随温度变化的曲线如图5所示。后沿切相电路315耦接到热敏器件313。后沿切相电路313包括第二开关管(未示出)，该第二开关管为功率型的mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)或igbt(绝缘栅门极晶体管)等。在一些实施方式中，后沿切相电路313可以选择本领域一般技术人员所习知的任一电路连接。

图4所示为一个实施例中led单元模块输出电压的波形示意图。当led灯内部温度低于设定的温度阈值时，ntc热敏电阻的电阻高于电阻阈值，后沿切相电路313处于关断状态，电路正常工作，电感镇流器303输出的全部电流通过整流滤波输送至led单元模块311，led单元模块311输出电压的波形图如图4中402所示。

当led灯内部温度高于设定的温度阈值时，ntc热敏电阻的电阻降低至低于电阻阈值，使得后沿切相电路313被导通起到分流的作用，故输送至led单元模块311的电流降低，即led单元模块311的输出功率降低，led灯发出热量和灯内部温度随之降低，此时led单元模块311输出电压的后沿切相波形图如图4中406所示。如此反复调节，使得led灯内部的温度保持在一个恒定的范围内，有效避免了由于温度过高造成的led单元寿命的降低。

在图2和图3所示的实施方式中，整流电路207、307包括由四个开关器件d1、d2、d3和d4组成的整流桥。滤波电路209、309包括电解电容c2。在其他实施方式中，整流电路和滤波电路也可以选择本领域一般技术人员习知的其他电路连接方式。

综上所述的实施方式中可以看出，通过驱动电路中的温度控制电路，直接利用驱动荧光光源或高压气体放电光源的电感镇流器来驱动led光源，即可达到控制led输出功率、延长灯具寿命的目的。

虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。